高层建筑转换层结构设计刍议

高层建筑转换层结构设计刍议

论文栏目:高层建筑论文

1高层建筑转换层的设计原则
在确定好结构形式后，设计过程中还要遵循以下几个原则:(1)要尽量减少转换次数，布置主体的竖向构件时，要上下连续贯通尽可能多的剪力墙和柱，转换构件少，转换层引起的刚度突变就会小，就会越有利于结构的抗震。(2)做到传力直接，在设计时要避免多级转换，使水平转换结构能够传力直接，要避免避免使用次框、支柱梁的结构方案。(3)要优化转换层上下结构的侧向刚度比值。按照相关的规范要求，在设计过程可以采取加大框支柱断面、加厚剪力墙厚度、提高混凝土强度等级来强化转换层下部结构的刚度，还可以弱化上部结构的刚度。这些措施可以减少优化转换层上下结构承载力和侧向刚度的变化，满足抗震的要求。(4)要保证计算的准确性，可以采用两种力学模型不同的三维空间分析软件来计算整体的内力，两种软件计算完成后还要进行结果的对比分析。
2高层建筑转换层的结构设计
2.1高层建筑转换层中有关抗震的设计
高层建筑转换层会引起建筑物竖向刚度发生突变，遭遇地震作用时形成薄弱环节，就会影响结构的抗震功能。所以在设计转换层结构时要做到以下几点:(1)尽量减少需要转换的竖向构件，竖向构件直接落地的数量越多，转换结构就会越少，刚度突变也就越小，有利于结构的抗震。(2)在高层建筑的竖向位置，转换层结构宜低不宜高。(3)要优化转换层的结构，选择具有明确传力路径的型式，以利于结构的分析设计和确保施工的质量。转换层的刚度在满足建筑物经济和安全要求下，宜小不宜大。
2.2高层建筑转换层总体结构设计
(1)下部主体结构刚度的分布。竖向刚度的突变在转换层结构中是个非常复杂的问题，进行抗震设计时，转换层结构中上下层主体结构总剪切度要满足一定的要求，这时就可以采用增设剪力墙、提高混凝土强度等级、加大下部主体竖向构件的截面尺寸等方法。(2)合理布置剪力墙。要注意到剪力墙对上下刚度传递时造成的影响，要想避免上下结构刚度的突变，可以通过以下方法来解决:首先，减少上部的刚度，尽量不在上部设置剪力墙;其次，要加大下部的刚度，在条件允许的情况下，可以在适当的部位设置一些落地剪力墙，还要保证落地剪力墙的均匀对称分布，不要出现过于集中的现象。(3)合理选择转换层的结构刚度。设计转换层结构时，要合理的选择转换层结构的刚度。如果刚度过大，会引起竖向结构的突然变大和地震反应，使转换层受力状态很不好，同时还会导致材料的用量增加，造成成本增加，不具有经济合理性。如果刚度过小，上部的竖向构件跟其它竖向构件会出现很大的沉降差，导致水平构件中产生次应力，配筋也会增加。
2.3高层建筑转换层结构的构件设计
(1)框支柱的设计。在转换层结构中，框支柱是重要的构件，对整个结构的安全性有着很大的影响。由于各种原因的存在，在实际施工中，楼板会出现变形的问题，剪力墙也会导致裂缝的产生。而且变形和裂缝都会降低刚度，使框支柱的剪力也增加很多。因此在实际结构设计中，要根据相关的标准规范单独的设计能够提高框支柱剪力的单元。还要把框支柱上部墙体的纵筋延伸至墙体的内层，从而可以强化转换层的上下连接关系。(2)框支梁的设计。框支梁作为上下层荷载能力的传输纽带，可以提升和保障框支剪力墙的抗震性。剪压比能在很大程度上影响框支梁截面的尺寸，截面宽度一般要大于它两倍的墙厚，要根据计算来得出框支梁截面的高度。由于框支梁截面受力情况比较复杂，受力也比较大，在结构设计时要保留一些安全储备。作为抗震减震的重要构件，框支梁能够很明显的提高抗震性能，所以它的受剪很大，实际操作施工时，要根据强剪弱弯的原则，加强箍筋的数量保证与纵筋数量的平衡。(3)转换层楼板的设计。框支剪力墙通过转换层可以分为上下两部分，上下两部分的受力情况是不同的。在上部的楼层中，外荷载引起的水平力是根据剪力墙的不同刚度比例进行分配的;在下部的楼层中，落地剪力墙刚度由于跟框支柱的刚度有很大差别，它承担了大部分的水平剪力，转换层部分的荷载分配不均匀。转换层楼板主要负责承担上下部分剪力的分配，由于转换层楼板受力强、变形幅度大，因此为了完成转换任务必须要具备足够的刚度。
3结束语
根据高层建筑的结构特点选择最为合适的转换层类型，可以进一步的完善高层建筑的使用功能。在实际设计过程中，要根据高层建筑自身的特点和计算得到的建筑构件受力情况，来选择最科学合理的设计方案，从而保证高层建筑的结构稳定性和安全性，满足人们的不同使用要求。